申请日 2020.09.30
公开（公告）日 2020.12.04
IPC分类号 C02F1/461; C02F1/72; C02F1/78; C02F1/76
摘要
本发明是关于一种电催化氧化的装置及方法，该装置包括电解单元、消泡单元及曝气单元；其中，所述电解单元的上方设有消泡单元；所述曝气单元伸入电解单元内的底部。该方法是将氯化钠与待处理废水均匀混合后连续进入电解槽。本发明CODCr、氨氮(NH3‑N)、总氮(TN)去除率高，能耗低，无二次污染。
权利要求书
1.一种电催化氧化的装置，其特征在于，包括电解单元、消泡单元及曝气单元；其中，所述电解单元的上方设有消泡单元；所述曝气单元伸入电解单元内的底部。
2.如权利要求1所述的电催化氧化装置，其特征在于，所述电解单元包括电解槽，所述电解槽内可拆卸地连接有多数个极组，所述极组包括依次间隔设置的阳极及阴极；所述阳极与阴极之间的空间形成反应腔。
3.如权利要求2所述的电催化氧化装置，其特征在于，所述电解槽的两侧分别开设有进水口及出水口，所述进水口上连接有待处理废水进水管，所述出水口上连接有出水管；所述阳极和阴极均可选自网状电极、片状电极和板状电极中的一种。
4.如权利要求3所述的电催化氧化装置，其特征在于，所述待处理废水进水管上连接有氯化钠溶液投加管；当所述阳极选自网状电极时，所述阳极选自钛基钌系电极、钛基铱系电极、钛基锡锑系电极、钛基铅系电极和BDD电极中的一种；多个所述阳极分别连接有阳极钛板；多个所述钛板分别与第二导电钛板连接所述第二导电钛板上设有第二钛包铜导电棒，所述第二钛包铜导电棒与电源的正极连接。
5.如权利要求3所述的电催化氧化装置，其特征在于，当所述阴极选自板状电极时，所述阴极选自304不锈钢、316L不锈钢和纯钛中的一种；多个所述阴极分别连接有第一导电钛板，所述第一导电钛板上设有第一钛包铜导电棒，所述第一钛包铜导电棒与电源的负极连接。
6.如权利要求2所述的电催化氧化装置，其特征在于，多个所述阳极、阴极通过多个塑料螺杆间隔地固定为一体；所述阳极与阴极的间距为5-50mm；所述曝气单元包括空压机，所述空压机上连接有管道，所述管道上设有流量计，所述管道的另一端伸入电解槽的底部；还包括加盐单元，所述电解单元与加盐单元连接；所述加盐单元包括溶盐槽，所述溶盐槽通过管道与电解槽连接，所述溶盐槽与电解槽之间的管道上依次设有进盐泵、进盐阀及进盐流量计；所述消泡单元为喷淋装置。
7.如权利要求1所述的电催化氧化装置，其特征在于，还包括酸洗单元，所述酸洗单元与电解单元连接；所述酸洗单元包括酸洗槽，所述酸洗槽通过管道与电解槽连接，所述酸洗槽与电解槽之间的管道上依次设有酸洗泵、酸洗阀及酸洗流量计；所述酸选自稀盐酸、稀硝酸、和柠檬酸中的一种；还包括用于储存待处理废水的原水储存单元，所述原水储存单元与电解单元连接；所述原水储存单元包括废水槽，所述废水槽通过管道与电解槽连接，所述废水槽与电解槽之间的管道上依次设有进水泵、进水阀及进水流量计。
8.一种电催化氧化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将待处理废水与NaCl水溶液混合均匀，之后进行电催化氧化处理。
9.如权利要求8所述的电催化氧化的方法，其特征在于，所述电催化氧化处理的参数设置如下：电流密度为10-30mA/cm2之间，停留时间为10-30min；所述NaCl水溶液的浓度为500-3000mg/L；所述电催化氧化处理包括：待水位达到电解槽的至少一半时，通电，同时开启喷淋及曝气，进行电催化氧化处理。
10.如权利要求9所述的电催化氧化的方法，其特征在于，在所述电化学氧化处理时，
当进水的总硬度以碳酸钙计介于100mg/L-600mg/L之间时，阴极结垢，间歇式开启酸洗；
当进水的总硬度以碳酸钙计小于100mg/L，阴极不结垢，酸洗不开启；所述进水包括待处理废水或待处理废水与NaCl水溶液。
说明书
一种电催化氧化装置及方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，涉及电化学处理方法及装置，特别涉及一种电催化氧化的装置及方法。
背景技术
电催化氧化是利用阳极直接氧化作用和电极表面产生的强氧化性物质的间接氧化作用。阳极直接氧化是反应物在阳极失去电子被氧化，间接氧化利用电极表面产生的强氧化性物质(如过氧化氢、臭氧、羟基自由基)氧化有机物。例如溶液中氯离子氧化生成强氧化剂次氯酸。具体电极反应如下：
电催化阳极直接氧化：
CH3OH+H2O-6e-→CO2+6H+
电催化阳极间接接氧化：
电化学阳极氧化有机物反应：
有机物+HO·(aq)→CO2+H2O
电化学阳极氧化氨氮反应：
2NH3+6HO·(aq)→N2+6H2O
HOCl+NH4+→NH2Cl+H2O+H+
NHCl2+H2O→NOH+2H2+2Cl–
NHCl2+NOH→N2+HOCl+H++Cl–
电化学阴极反应：
2H2O(l)+2e-→H2(g)+2OH-(aq)
CO2(aq)+OH-(aq)→HCO3-(aq)
HCO3-(aq)+OH-(aq)→CO32-(aq)+H2O(l)
但是，现有的电催化氧化设备及方法，只靠阳极本身产生的氧化物质降解有机物，氧化效率低，设备传质效率低，需要改进优化。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于，提供一种电催化氧化装置及方法。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种电催化氧化的装置，包括电解单元、消泡单元及曝气单元；其中，所述电解单元的上方设有消泡单元；所述曝气单元伸入电解单元内的底部。
优选的，前述的电催化氧化装置中，其中所述电解单元包括电解槽，所述电解槽内可拆卸地连接有多数个极组，所述极组包括依次间隔设置的阳极及阴极；所述阳极与阴极之间的空间形成反应腔。
优选的，前述的电催化氧化装置中，其中所述电解槽的两侧分别开设有进水口及出水口，所述进水口上连接有待处理废水进水管，所述待处理废水进水管上连接有氯化钠溶液投加管，所述出水口上连接有出水管。
优选的，前述的电催化氧化装置中，其中所述阳极和阴极均可选自网状电极、片状电极和板状电极中的一种。
优选的，前述的电催化氧化装置中，其中所述阳极为网状电极，所述阴极为板状电极。
优选的，前述的电催化氧化装置中，其中所述待处理废水进水管上连接有氯化钠溶液投加管。
优选的，前述的电催化氧化装置中，其中当所述阳极选自网状电极时，所述阳极选自钛基钌系电极、钛基铱系电极、钛基锡锑系电极、钛基铅系电极和BDD电极中的一种。
优选的，前述的电催化氧化装置中，其中当所述阳极选自网状电极时，多个所述阳极分别连接有阳极钛板；多个所述钛板分别与第二导电钛板连接所述第二导电钛板上设有第二钛包铜导电棒，所述第二钛包铜导电棒与电源的正极连接。
优选的，前述的电催化氧化装置中，其中当所述阴极选自板状电极时，所述阴极选自304不锈钢、316L不锈钢和纯钛中的一种。
优选的，前述的电催化氧化装置中，其中当所述阴极选自板状电极时，多个所述阴极分别连接有第一导电钛板，所述第一导电钛板上设有第一钛包铜导电棒，所述第一钛包铜导电棒与电源的负极连接。
优选的，前述的电催化氧化装置中，其中多个所述阳极、阴极通过多个塑料螺杆间隔地固定为一体。
优选的，前述的电催化氧化装置中，其中所述阳极与阴极的间距为10-20mm。
优选的，前述的电催化氧化装置中，其中所述曝气单元包括空压机，所述空压机上连接有管道，所述管道上设有流量计，所述管道的另一端伸入电解槽的底部。
优选的，前述的电催化氧化装置中，其中还包括加盐单元，所述电解单元与加盐单元连接。
优选的，前述的电催化氧化装置中，其中所述加盐单元包括溶盐槽，所述溶盐槽通过管道与电解槽连接，所述溶盐槽与电解槽之间的管道上依次设有进盐泵、进盐阀及进盐流量计。
优选的，前述的电催化氧化装置中，其中还包括酸洗单元，所述酸洗单元与电解单元连接。
优选的，前述的电催化氧化装置中，其中所述酸洗单元包括酸洗槽，所述酸洗槽通过管道与电解槽连接，所述酸洗槽与电解槽之间的管道上依次设有酸洗泵、酸洗阀及酸洗流量计；所述酸选自稀盐酸、稀硝酸、和柠檬酸中的一种。
优选的，前述的电催化氧化装置中，其中所述消泡单元为喷淋装置。
优选的，前述的电催化氧化装置中，还包括用于储存待处理废水的原水储存单元，所述原水储存单元与电解单元连接。
优选的，前述的电催化氧化装置中，所述原水储存单元包括废水槽，所述废水槽通过管道与电解槽连接，所述废水槽与电解槽之间的管道上依次设有进水泵、进水阀及进水流量计。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种电催化氧化的方法，包括以下步骤：
将待处理废水与NaCl水溶液混合均匀，之后进行电催化氧化处理。
优选的，前述的电催化氧化的方法中，其中所述电催化氧化处理包括：待水位达到电解槽的至少一半时，通电，同时开启喷淋及曝气，进行电催化氧化处理。
优选的，前述的电催化氧化的方法中，其中所述电催化氧化处理的参数设置如下：电流密度为10-30mA/cm2之间，停留时间为10-30min。
优选的，前述的电催化氧化的方法中，其中在所述电化学氧化处理时，进水的总硬度小于600mg/L(以碳酸钙计)。
优选的，前述的电催化氧化的方法中，其中在所述电化学氧化处理时，当进水的总硬度(以碳酸钙计)介于100mg/L-600mg/L之间时，阴极结垢，间歇式开启酸洗；当进水的总硬度小于100mg/L，阴极不结垢，酸洗不开启。
优选的，前述的电催化氧化的方法中，所述进水包括待处理废水或待处理废水与NaCl水溶液。
优选的，前述的电催化氧化的方法中，其中所述NaCl水溶液的浓度为500-3000mg/L。
与现有氧化技术相比，本发明所述的电催化氧化装置及方法的优势在于：
1、本发明所述的电催化氧化装置，其消泡单元采用喷淋装置，即时消除废水处理过程产生的气泡，提高电解了电解效率，降低了能耗。
2、本发明所述的电催化氧化装置，其曝气单元，一是起搅拌作用，加速电极表面气泡的逃逸；其次加速有机物与电极表面接触，加速传质，进而提高了电催化降解性能。
3、本发明所述的电催化氧化方法，废水降解过程中，投加少量的氯化钠，氯离子在阳极失电子生成强氧化剂次氯酸，电催化降解性能提高30％。
4、本发明设备简单、安装便利、全自动操作、不产生污泥、没有浓缩液，不会对环境造成污染。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。 （发明人 许昌相；刘小冕）